Katalizator – jak prawidłowo eksploatować?

Jak to działa?

Funkcjonowanie reaktora jest oparte na reakcji chemicznej związków zawartych w spalinach z katalizatorem, którym są rzadkie metale (m.in. iryd i platyna), zamknięte w metalowej puszce. W silnikach benzynowych najczęściej stosowane są tzw. katalizatory trójfunkcyjne, znane jako TWC (z ang. Three Way Catalyst). Ich nazwa bierze się z jednoczesnej reakcji z trzema grupami szkodliwych związków: katalizatory te redukują bowiem zarówno tlenki azotu, a także utleniają węglowodory i tlenek węgla. Inaczej wygląda sprawa w silnikach wysokoprężnych. Podobnie jak w jednostkach benzynowych, reaktory utleniają związki CH oraz CO, nie redukują jednak równocześnie szkodliwych tlenków azotu. Te ostatnie ulegają redukcji poprzez recyrkulację spalin w samym silniku. Problemem są również tzw. cząstki stałe (sadzowe), które można redukować poprzez doładowanie.

Kiedy działa?

Katalizator nie funkcjonuje od razu po uruchomieniu silnika: minimalna temperatura, w której zaczyna redukować szkodliwe substancje w spalinach, wynosi około 300 st. C (katalizatory umieszcza się jak najbliżej kolektora wylotowego, aby szybko się nagrzewały). Z kolei właściwa temperatura pracy to około 800 st. C. W najnowszych modelach aut stosowane są dwa katalizatory: pierwszy funkcjonuje w tzw. zimnym rozruchu, drugi podczas normalnej pracy silnika.

Co się psuje?

Przeciętny katalizator zachowuje swoje własności do około 100 tysięcy kilometrów przebiegu (w niektórych przypadkach trwałość wkładu katalitycznego może być dużo wyższa). Do znaczącego obniżenia jego żywotności przyczyniają się natomiast zaniedbania wynikające z braku przeglądów technicznych oraz uszkodzenia mechaniczne. W pierwszym przypadku chodzi m.in. o olej czy płyn chłodzący, które przedostały się do układu wylotowego, w drugim zaś o gwałtowne schłodzenie katalizatora (np. po wjechaniu w głęboką kałużę na jezdni) lub jego uszkodzenia wynikające np. z gwałtownego najechania na wysoki krawężnik. W silnikach wysokoprężnych problem z katalizatorem może wynikać również z braku jego drożności. Dlaczego? Jednostki zasilane olejem napędowym emitują większą liczbę cząstek stałych, co zwiększa możliwość zatykania się konwerterów. Aby ocenić drożność katalizatora, należy przeprowadzić pomiar tzw. przeciwciśnienia spalin, podczas pracy silnika na wolnych obrotach.

Katalizator a LPG

W prawidłowo funkcjonującej instalacji gazowej, mieszanka propanu-butanu nie oddziałuje w sposób niewłaściwy na układ katalityczny. Problem mogą stanowić instalacje LPG najstarszych generacji, bez elektronicznej regulacji składu mieszanki gaz-powietrze. W instalacjach tych zastosowany jest bowiem mieszalnik (tzw. dysza Venturiego) i od jego właściwości regulacyjnych zależy skład spalin, który w wielu przypadkach jest niewłaściwy. W konsekwencji doprowadza to do szybkiego obniżenia właściwości katalitycznych oraz uszkodzenia samego reaktora.